有機光電子デバイスの 3 D プリントされたチャンバー分解試験
Summary
ここでは、設計、製造、および区域の使用、シンプルで汎用性の高い 3 D プリントと制御大気空気に敏感な有機光電子デバイスの光学・電気特性のためのプロトコルを提案する.
Abstract
本稿では、我々 の概要の小型、ポータブル、使いやすい大気チャンバーの製造有機と 3 D 印刷を用いたペロブスカイト型光電子デバイス。これらの種類のデバイスが水分や酸素に敏感なこのような商工会議所は電子状態と安定性の特性を特徴付けることの研究者を助けることができます。商工会議所は、一時的な再利用可能な安定した環境と制御対象プロパティ (湿度、ガス導入、温度など) で使用するものです。それは、空気に敏感な材料を保護するためにまたは汚染物質に分解研究を制御された方法でそれらを公開する使用ことができます。チャンバーの特性を特徴付ける、水蒸気透過率 (簡便な) 相対湿度標準湿度センサーによって測定されるを使用してを決定するための簡単な手順の概要を説明します。この標準操作手順、ポリ乳酸 (PLA) の 50% の面材密度を使用してデバイスのプロパティの重要な損失なし週間使用できるチャンバーで起因します。商工会議所の使いやすさと汎用性小型制御雰囲気を必要とする任意の抽出条件に適応することができます。
Introduction
有機、ペロフスカイトの光・電子デバイス、太陽電池、発光ダイオード π 共役半導体有機分子および有機態金属ハロゲン化物に基づいては、急速に成長分野の研究です。有機発光ダイオード (Oled) 照明の主要な技術要素になっているし、1が表示されます、有機薄膜太陽電池は、アモルファスシリコン2と競争させる効率を達成するために始めています。ペロブスカイト型用光吸収と発光のアプリケーション3,の4、5の最近の急速な進歩は、低コストで簡単に処理されたデバイスが普及をすぐに見つけることが示唆しています。展開。ただし、すべてのこれらの技術は大気汚染物質、特に水分と酸素は、その効果的な有効期間6,7,8,9を制限する感度から苦しみます。
研究者はこのようなシステムを勉強して、そのような敏感な材料を保護する、または制御する方法10,11中の汚染物質にそれらを公開する適応、簡単に使用できる、ポータブル、および再利用可能な室を持ってことができます。空気に敏感なデバイスの評価に、グローブ ボックスを使用することは、これらの大規模な高価なと場所が固定で、不活性環境が要求されるかもしれない特性の広い範囲と互換性のあるできないがあります。ポータブルの代替、リースらを提供するために10は、有機デバイスの電気光学特性に適した標準的な真空フランジの小形金属チャンバーがあると提案。我々 はそれにより安くより汎用性を使用して商工会議所のコンポーネントを生成する 3 D 印刷このデザインを適応しています。3 D 印刷ではなく、加工、使用する基本設計の有用性を維持しながらサンプルや環境の変化に迅速に低コスト調整のため。この貢献は、そのような部屋を作るための手順の概要を有機半導体デバイスの電流-電圧特性を抽出するための。
有機の良いカプセル化ペロブスカイト型デバイス必要があります 10-3 – 10-6 g/m2の WVTRs と日長期デバイス安定性12,13、有機デバイスに小さな水の浸入を確実に非常にでも過酷な条件。この部屋は、目的ではなく、長期的なストレージまたはカプセル化メソッドをテストするための制御された環境に設計されて、効果的な商工会議所の要件が厳格ありません。商工会議所は、評価実験を行うための合理的な期間内でデバイスのプロパティを維持できる必要があります。PLA による標準オペレーティング手順の結果数日間あるいは使用ことができる商工会議所法人気流、デバイス プロパティの重要な損失なしで数週間。
材料の変更または形状とチャンバー本体のサイズも大幅にチャンバーへの空気からの汚染物質の浸透を影響ことができます。したがって、水分、酸素の侵入は、商工会議所の有効性を判断する各設計を注意深く監視する必要があります。我々 は、さらにチャンバーの作製アウトラインする市販の湿度センサーを使用して実験室の使用のための時間枠を確立する室の簡便なを決定するための簡単な手順。
このようなシンプルで汎用性の高いチャンバーは実行する実験の複数の種類のことができます。彼らは、グローブ ボックス、電気フィードスルー ポートとウィンドウを介して電気的および光学的評価に適した外不活性雰囲気環境として動作できます。その移植性ラウンドロビン テスト信頼性14のために有用である、彼らは製造された、実験室の外の標準電気特性評価装置で使用されるまたはデバイスの認定測定を取得することができます。パフォーマンス15。これらの部屋はまた制御劣化テスト、簡単な修正で汚染物質の導入の効果を研究するため特に便利です。3 D プリンターの使用するデバイスのレイアウト、サイズを変更する、または要件をテストする重要な迅速な適応性。
Protocol
Representative Results
Discussion
重要なステップがこの実験を再現するのには、亀裂、隙間、簡便な KF50 にクランプを締めて湿気と酸素の任意の侵入を防ぐためにチャンバーのシールを減らすことができます貧しい塗りつぶしで特性を防ぐように室の印刷もれ・ サンプルと適切な o リングの配置を使用してトップのチャンバーのシールの作成を防ぐために接触ピンまたは任意のフィードスルーに真空評価低圧エポキシ樹脂を…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
著者は、ピーター Jonosson、ライオンズの新しいメディア センター部屋の 3 D プリントを認めます。この研究は、436100-2013 RGPIN、ER15-11-123、マクマスター ディーンのエンジニア リング学部夏研究優秀賞受賞、学部生の研究の機会プログラムによって支えられました。
Materials
| ORION DELTA DESKTOP 3D PRINTER RTP | SeeMeCNC | 87999 | Known in Report As: 3D Printer |
| 1.75 mm PLA Filament | SeeMeCNC | 50241 | Known in Report As: PLA |
| Somos® WaterShed XC 11122 chamber | Somos | printed at Custom Prototypes, Toronto. | https://www.dsm.com/products/somos/en_US/products/offerings-somos-water-shed.html Known in Report As: Water resistant polymer |
| CURA | CURA | https://ultimaker.com/en/products/cura-software Known in Report As: slicing software |
|
| Soldering iron with 600° F tip | Weller | WTCPT | |
| Xtralien X100 Source Measure Unit | Ossila | E561 | Known in Report As: SMU |
| ZIF Test Board for Pixelated Anode Substrates | Ossila | E221 | Known in Report As: Zero insetion force/ZIF Test Board; |
| BNC Cable | |||
| Generic USB A – B | |||
| Generic USB A – Micro | |||
| #12 O-Ring | Source unkown Known in Report As: o-ring |
||
| 116 Butyl O-Ring | Global Rubber Products | 116 VI70 | Bought in-store Known in Report As: o-ring |
| Retaining ring | McMaster | NA | 3D printed in-house |
| Bottom Chamber | McMaster | NA | 3D printed in-house |
| Top Chamber | McMaster | NA | 3D printed in-house |
| KF50 Cast Clamp (Aluminum) | Kurt J. Lesker | QF50-200-C | |
| KF50 Centering Ring (Aluminum) | Kurt J. Lesker | QF50-200-BRB | |
| Sn60/Pb40 Solder | MG Chemicals | 4895-2270 | |
| #4-40 x 3/16" machine screw | Hardware store | ||
| #4-40 IntThrd Brass TaperSingleVane Insert For Thermoplastic | Fastenal | 11125984 | Fastenal requires to be affiliated with company/university Known in Report As: #4-40 brass tapered threaded insert |
| Varian Torr Seal Vacuum Equipment High Vacuum Epoxy | Vacuum Products Canada Inc. | Known in Report As: low-pressure epoxy | |
| Smiths Interconnect/IDI Contact Probes HEADED RADIUS | Mouser Electornics | 818-S-100-D-3.5-G | Known in Report As: pogo pin |
| Smiths Interconnect/IDI Contact Probes Receptacle Solder Cup | Mouser Electornics | 818-R-100-SC | Known in Report As: solder cup |
| 1/4" Teflon Tubing | Hardware store | ||
| Teflon tape | Hardware store | ||
| 1/4" Tube x 1/8" Male NPT Nickel Plated Brass Push-to-Connect Connector | Fastenal | 442064 | Not the same ones used for this study, but are fuctionally equivalent Known in Report As: push-to-connect pneumatic connector |
| 1/8" NPT Tap and T-wrench | Hardware store | ||
| 1/4" Tube Push-to-Connect Manually Operated Valves | Fluidline | 7910-56-00 | Known in Report As: manually operated push-to-connect valves |
| Adafruit DHT22 Humidity Sensor (small) | Digi-Key | 385 | Known in Report As: internal humidity sensor |
| Adafruit DHT22 Humidity Sensor (large) | Digi-Key | Known in Report As: external humidity sensor | |
| Arduino Uno | Arduino | ||
| Glovebox environment | |||
| 10 kOhm Resistor | |||
| Oscilla Xtralien Scientific Python IDE | Oscilla | https://www.ossila.com/pages/xtralien-scientific-python Known in Report As: Python IDE |
References
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